電子自旋在Bi系氧化物和Si基合金中的行為研究.pdf

1、本文主要針對電子自旋在Bi系氧化物和Si基合金中的行為進(jìn)行了細(xì)致的研究。選擇以Bi2Sr2CaCu2Oy(Bi-2212)為基體，分別研究了La元素對Bi-2212化合物Bi位的微量摻雜和Mn元素對Bi1.4La0.6Sr2CaCu2Oy化合物Cu位的微量摻雜帶來的結(jié)構(gòu)和物理性能的影響;然后研究了Pr2CuSi3三元Si基合金中獲得大晶粒的途徑以及晶粒完整性對物理性能的影響。具體工作如下:
　　利用溶膠—凝膠法制備了Bi2-xLa

2、xSr2CaCu2Oy(0≤x≤4.5％)粉體，利用X射線衍射圖譜和紅外吸收光譜對樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征;利用標(biāo)準(zhǔn)四引線法對樣品進(jìn)行了電阻隨溫度變化的測試，研究了La3+離子對Bi3+離子等價(jià)替代帶來的結(jié)構(gòu)和物理性能的變化。結(jié)果表明，隨著La摻雜量的增加，a，b軸晶格長度逐漸增加，c軸晶格長度逐漸減小。結(jié)合紅外吸收光譜和XRD結(jié)果證實(shí)了a，b軸晶格長度的增加由CuO2面逐漸變平坦導(dǎo)致的;在CuO2面變平坦的同時(shí)伴隨著O-Cu-O鍵鍵角的增大

3、。通過R-T數(shù)據(jù)分析得出Tc,zero的降低和ΔTc的增加由CuO2面微結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致的。通過Tc,conset的分析發(fā)現(xiàn)，Bi-2212系統(tǒng)中Tc,onset的提高可能由巡游電子自旋產(chǎn)生的磁性引起的。
　　利用溶膠—凝膠法制備了Mn摻雜的Bi1.4La0.6Sr2CaCu2-xMnxOy(0≤x≤4.5％)粉體，通過X射線衍射圖譜、紅外吸收光譜和拉曼散射光譜對樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的表征，利用標(biāo)準(zhǔn)四引線法和振動樣品磁強(qiáng)計(jì)對樣品的物理性能

4、進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，Mn離子成功的進(jìn)入了Bi1.4La0.6Sr2CaCu2Oy化合物中，并且利用Pawley精修證實(shí)了我們實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信性。隨著Mn摻雜量的增加，a軸晶格長度出現(xiàn)了先增加后減小的趨勢，而b和c軸晶格參數(shù)都呈單調(diào)下降的趨勢。從晶格長度的變化得出了CuO2面傾斜度的變化和Mn離子變價(jià)行為的推論，并且通過紅外吸收光譜和拉曼散射光譜證實(shí)了我們的推論。通過對電阻率曲線的分析發(fā)現(xiàn)，樣品呈現(xiàn)絕緣特性而且具有很大的電阻率，我們利用M

5、ott模型對電阻率進(jìn)行了深入的討論。除了保持Bi-2212結(jié)構(gòu)，x=2％的Bi1.4La0.6Sr2CaCu2-xMnxOy樣品同時(shí)具有很大的電阻率和磁性，在將來可以成為一種新型的約瑟夫森結(jié)絕緣層材料。
　　通過真空電弧爐熔煉了Pr2CuSi3三元Si基合金，利用X射線衍射圖譜和金相顯微鏡對樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的表征，通過能量色散X射線熒光光譜儀(EDX)對樣品的成分進(jìn)行了分析，通過標(biāo)準(zhǔn)四引線、范德堡法、超導(dǎo)量子干涉儀和綜合物性測量系

6、統(tǒng)對樣品的物理性能進(jìn)行了研究。通過研究發(fā)現(xiàn)，800℃為最佳的退火溫度，并且單純的退火對晶粒生長的作用是有限的。為了促進(jìn)Pr2CuSi3化合物晶粒的生長，我們在退火前引入了壓縮變形。通過對不同壓力下Pr2CuSi3樣品在相同退火時(shí)間晶粒尺寸的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在最佳變形量下，晶粒很明顯的長大。而且在最佳變形量退火240小時(shí)的Pr2CuSi3樣品中，發(fā)現(xiàn)一個(gè)大尺寸晶粒，它的尺寸大約為0.6mm×0.6mm，這樣的晶?？梢匀〕鰜泶鎲尉нM(jìn)行物理性能的